2026-04-23 
Các cuộc thử nghiệm lái xe tự động trên đường tạo ra một lượng lớn dữ liệu cảm biến. Các giải pháp lưu trữ truyền thống yêu cầu xe phải dừng lại để thay ổ cứng, điều này làm giảm đáng kể hiệu quả thử nghiệm. Bài báo này trình bày chi tiết về giải pháp thẻ mở rộng U.2 dựa trên công nghệ bộ chuyển mạch PCIe, cho phép thay thế ổ cứng nóng mà không cần dừng xe nhờ thiết kế chuyên dụng, từ đó cung cấp một hạ tầng lưu trữ dữ liệu lái xe thông minh hiệu quả và đáng tin cậy.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ lái xe tự động cấp độ L3/L4, các phương tiện thử nghiệm trên đường cần thu thập và xử lý lượng dữ liệu khổng lồ mỗi ngày. Lấy đội xe thử nghiệm của một công ty làm ví dụ, có 15 phương tiện thử nghiệm trên đường hoạt động đồng thời, mỗi chiếc được trang bị nhiều cảm biến LiDAR, camera độ phân giải cao và radar sóng milimet, tạo ra hàng chục terabyte dữ liệu mỗi ngày.
Tuy nhiên, các giải pháp lưu trữ dữ liệu truyền thống có ba điểm yếu chính:
· Dung lượng lưu trữ không đủ: Dung lượng của một ổ SSD đơn lẻ là có hạn, và việc thu thập dữ liệu liên tục từ các cảm biến độ phân giải cao sẽ nhanh chóng làm cạn kiệt dung lượng lưu trữ.
· Quá trình kiểm tra bị gián đoạn do phải thay ổ cứng: Các giải pháp truyền thống yêu cầu phương tiện phải dừng lại và tắt máy để thay thế phương tiện lưu trữ, làm gián đoạn quá trình kiểm tra liên tục.
· Băng thông truyền dữ liệu hạn chế: Mạng nội bộ trên tàu không thể đáp ứng các yêu cầu truyền tải dữ liệu khổng lồ theo thời gian thực.
Để giải quyết những vấn đề nêu trên, giải pháp lưu trữ hàng đầu trong ngành đã áp dụng một sự kết hợp sáng tạo giữa Thẻ mở rộng ổ cứng PCIe Switch + Vỏ mở rộng ổ cứng U.2 + Giao diện tốc độ cao MCIO để thực hiện việc thay thế SSD khi đang hoạt động trong các cuộc thử nghiệm trên đường.
Thẻ mở rộng bộ chuyển mạch PCIe là trung tâm điều khiển của toàn bộ hệ thống lưu trữ. Được kết nối với máy tính công nghiệp tích hợp thông qua khe cắm PCIe x16, thẻ này được trang bị chip bộ chuyển mạch PCIe hiệu suất cao, có khả năng mở rộng một cổng PCIe thành nhiều kênh độc lập.
Các thông số kỹ thuật nổi bật:
· Cấu hình giao diện: Sử dụng giao diện MCIO 8i (SFF-TA-1016), với 4 cổng đầu ra MCIO trên mỗi thẻ mở rộng.
· Hiệu suất băng thông: Hỗ trợ các kênh PCIe Gen5 x4, với băng thông lý thuyết trên mỗi cổng lên đến 128 Gbps và khả năng tương thích ngược với PCIe 4.0/3.0.
· Khả năng mở rộng: Chỉ với một thẻ mở rộng, bạn có thể kết nối tối đa 8 ổ SSD NVMe U.2 để đáp ứng nhu cầu lưu trữ dung lượng lớn.
Trong các ứng dụng lưu trữ trên bo mạch, thẻ mở rộng U.2 và M.2 đều có những ưu điểm riêng: Thẻ mở rộng U.2 sử dụng chuẩn kích thước 2,5 inch, hỗ trợ thiết kế có thể thay nóng, có dung lượng lên đến hơn 16TB cho mỗi ổ đĩa và phù hợp với các ứng dụng cấp doanh nghiệp đòi hỏi dung lượng lớn và độ tin cậy cao. Giao diện U.2 tương thích với các giao thức SAS/PCIe và có tính linh hoạt cao.
Tính năng thay thế SSD khi đang hoạt động là điểm đột phá cốt lõi của giải pháp này. Nhờ hỗ trợ thay thế khi đang hoạt động ở cấp độ phần cứng, các kỹ sư có thể thay thế phương tiện lưu trữ một cách an toàn trong khi xe đang vận hành mà không cần dừng hoặc tắt máy.
Công nghệ thay thế ổ cứng khi đang hoạt động dựa trên sự hỗ trợ ở ba cấp độ:
· Cấp độ phần cứng: Chip chuyển mạch PCIe hỗ trợ tính năng bật/tắt cổng động, còn bảng mạch nối ổ cứng U.2 cung cấp chức năng điều khiển thời gian cấp nguồn để đảm bảo có thể kiểm soát được tác động của dòng điện trong quá trình cắm và rút ổ cứng.
· Phiên bản phần mềm: Khay ổ cứng được trang bị bộ điều khiển hỗ trợ thay nóng, có chức năng theo dõi các thay đổi về trạng thái của khay ổ cứng và gửi các sự kiện lắp/tháo thiết bị đến hệ thống.
· Cấp độ phần mềm: Hệ điều hành hỗ trợ tính năng thay thế thiết bị NVMe khi đang hoạt động, và hệ thống tệp có thể ngắt kết nối và kết nối lại các phân vùng lưu trữ một cách an toàn.
3.2 Quy trình thao tác thay thế nóng
Lấy đội xe thử nghiệm trên đường gồm 15 chiếc làm ví dụ, quy trình thao tác thay thế SSD nóng diễn ra như sau:
Bước 1: Giám sát và cảnh báo sớm – Hệ thống theo dõi liên tục dung lượng còn lại của từng ổ SSD và tự động phát cảnh báo sớm khi dung lượng lưu trữ giảm xuống dưới ngưỡng quy định.
Bước 2: Ngắt kết nối an toàn – Các kỹ sư thực hiện thao tác ngắt kết nối an toàn thông qua giao diện phần mềm, và hệ thống sẽ hoàn tất việc xóa dữ liệu và ngắt kết nối hệ thống tệp.
Bước 3: Thay thế vật lý – Với thiết kế ngăn kéo EZ-Slide, ổ đĩa có thể được rút ra nhanh chóng và lắp ổ đĩa mới khi xe đang di chuyển ở tốc độ thấp hoặc dừng lại trong thời gian ngắn; toàn bộ quá trình chỉ mất vài giây.
Bước 4: Nhận diện tự động – Sau khi phát hiện ổ đĩa mới được cắm vào, hệ thống sẽ tự động hoàn tất quá trình khởi tạo thiết bị và gắn hệ thống tệp, đồng thời việc ghi dữ liệu sẽ tiếp tục ngay lập tức.
Dựa trên thẻ mở rộng ổ cứng PCIe Switch và công nghệ thay thế SSD nóng, một hệ thống vòng kín dữ liệu lái xe thông minh hoàn chỉnh đã được xây dựng:Thu thập dữ liệu trên tàu: 15 xe thử nghiệm trên đường hoạt động đồng thời, mỗi xe được trang bị một thẻ mở rộng bộ chuyển mạch PCIe và một hộp mở rộng ổ cứng U.2 8 khe. Dữ liệu từ các cảm biến LiDAR, camera và radar sóng milimet được ghi vào các ổ SSD NVMe U.2 theo thời gian thực thông qua kênh tốc độ cao PCIe 5.0.Thay thế ổ cứng mà không cần tắt máy: Khi ổ cứng đầy, ổ cứng sẽ được thay thế trực tiếp thông qua chức năng thay nóng mà không làm gián đoạn quá trình thử nghiệm trên đường. So với các giải pháp truyền thống, hiệu quả của thử nghiệm trên đường được cải thiện hơn 30%.Phân tích dữ liệu trên đám mây: Các ổ cứng đã được thay thế được lắp vào các máy chủ cục bộ (24 khe cắm U.2) và được tải lên đám mây qua mạng 10G, nơi các thuật toán riêng được chạy để làm sạch dữ liệu, chú thích cảnh và huấn luyện mô hình.
· Hộp số hiệu suất cao: Thẻ mở rộng bộ chuyển mạch PCIe cung cấp băng thông tổng hợp 64GB để đáp ứng nhu cầu ghi dữ liệu đồng thời của các cảm biến đa kênh.
· Mở rộng linh hoạt: Thẻ mở rộng U.2 hỗ trợ các ổ SSD dung lượng lớn dành cho doanh nghiệp, với dung lượng lưu trữ tối đa trên một hệ thống lên đến 128TB.
· Hỗ trợ thay thế nóng: Thiết kế cho phép thay thế ổ cứng khi hệ thống đang hoạt động giúp có thể thay thế ổ cứng mà không cần dừng xe, đảm bảo quá trình thử nghiệm diễn ra liên tục.
· Độ tin cậy đạt tiêu chuẩn công nghiệp: Cấu trúc hoàn toàn bằng kim loại và thiết kế chống rung giúp thích ứng với môi trường khắc nghiệt trên tàu.
· Dễ bảo trì: Thiết kế ngăn kéo EZ-Slide cho phép một người thực hiện các thao tác thay thế ổ cứng.
Cạnh tranh trong ngành lái xe tự động đã bước sang giai đoạn mới, được thúc đẩy bởi dữ liệu. Thẻ mở rộng ổ cứng PCIe Switch, kết hợp với thẻ mở rộng U.2 và công nghệ thay thế SSD nóng, cung cấp một giải pháp hiệu quả, đáng tin cậy và có khả năng mở rộng cho việc lưu trữ dữ liệu lái xe thông minh. Với sự phổ biến của công nghệ PCIe 5.0 và chi phí SSD NVMe liên tục giảm, giải pháp này sẽ được áp dụng rộng rãi trong nhiều dự án lái xe tự động hơn, giúp các doanh nghiệp xây dựng khả năng vòng lặp dữ liệu khép kín mạnh mẽ.
